Arvuti riistvara (7)

Referaat
Juhendaja:
2008
Sisukord
Sissejuhatus
Emaplaat on suur trükiplaat, millele on integreeritud palju kiipe , elektroonikadetaile, kaardipesasid ja sisend –väljund pistikupesasid, millele kogu arvuti üles ehitatakse. Emaplaate võib liigitada vastavalt arvutite kasutusaladele (lauaarvutite, sülearvutite, serverite jne emaplaadid) ja vastavalt kasutatavatele protsessoritüüpidele (Celeron/ Pentium III socket370, AMD socket A, Pentium 4 socket 478 jne). Neid liigitatakse ka lähtudes kiibistikust (Intel845, VIA KT400, SiS648 jne) või suurusest ja sobivusest vastavate arvutikorpustega (ATX, Micro–ATX jne).
Personaalarvutites on emaplaadil protsessor ja arvuti tööks vajalikud elektroonikakomponendid: transistorid , takistid, mikroskeemid ja mitmesugused pistikud . Pistikute abil ühendatakse emaplaadiga teised arvuti osad, nagu näiteks toiteplokk , mälu, kuvar, klaviatuur , hiir ja muud komponendid.
Emaplaati võiks asendada kohutavalt jäme ja keeruline pundar juhtmeid ja mälukiipe.
Emaplaate võib olla üpris erineva suurusega, erinevatele protsessoritele, erineva laienduspesade arvu ja tüübiga, erinevatele mäludele kohandatuid jne.
Võrreldes inimorganismiga on emaplaat just nagu skelett, mis toestab kogu struktuuri ning nagu närvisüsteem, mis juhib edasi kogu organismi läbiva info. Emaplaat on tõesti väga oluline komponent arvuti struktuuris, mis juhib andmevood õigetesse sihtpunktidesse. Pole emaplaati, pole arvutit.
Pildil nähtu on üks kõige tavalisemat tüüpi emaplaat, mille võime leida praegusel ajamomendil võib-olla veidi vananenud arvutist.
Üldjoontes on emaplaat umbes 30 - 40 cm küljemõõduga ruudu või ristküliku kujuline kahe või rohkem kihiline trükiplaat. Lihtsamalt öeldes on ta üks suur plastplaat, millel on mõlemad küljed kaetud peenikeste vaskjuhtmetega, mis ühendavad erivaid mikroskeeme ning pesasid .

Protsessoripesa (processor socket)

Emaplaadi valikul tähtsaim on tema vastavus soovitavale protsessorile, kuna protsessorite elektroonilised ning füüsilised näitajad (jalgade arv) ei lange enamjaolt kokku ning iga protsessor ei sobi igasse pesasse (socket) või võib põhjustada emma –kumma läbipõlemist.
Protsessoripesa asetseb harilikult emaplaadi servapoolses osas ning kujutab endast nelinurkset plastikpistikut paljude pisikeste augukestega protsessori jalgade jaoks. Number pesa nime järel on protsessori jalgade arv, mis sellesse pessa sobib. Pesa küljes on väike metallist või ka plastist hoob, mis tuleb protsessori sisestamiseks üles tõsta ning mille allasurumisel protsessor fikseeritakse kindlalt paika. Hoova ülestõstmisel vabanevad protsessori jalad ja teda on kerge pesast eemaldada, siit ka seda tüüpi pesade nimetus ZIF ( Zero Insertion Force , nullsisestusjõud).
Hetkel on lauaarvutite jaoks kolme sorti pesadega plaate :

• Socket 370, mis mõeldud Pentium III, vanema seeria Celeronide ning VIA Cyrix protsessorite jaoks.
  
• Socket 478, mida kasutavad Pentium 4 ning uuemad Celeron protsessorid .
  
• Socket A, mis on kasutusel AMD Athlon protsessorite puhul.
  

Võimsamates lauarvutites võib kohata ka muidu serverimaailma kuuluvaid kahe protsessoripesaga emaplaate ( Dual –Processor). Neid on nii Socket 370 (mõeldud Pentium III serverprotsessoritele) kui Socket A (kasutavad AMD Athlon MP protsessoreid).

Mälupesad (memory slot )

Tavaliselt on protsessori lähedal 2–4 pikka peenikest pesa, mis on mõeldud operatiivmälu (RAM) moodulite jaoks. Kaasajal on emaplaatidel kasutusel kolme erinevat tüüpi mälumooduleid. Vanematel, Pentium III, Celeron ja Athlon plaatidel, kohtab veel SDRAM DIMM mälu kasutust , Pentium 4 kalleim ja senini veel kiireim mälutüüp on RDRAM RIMM ning levinuim mälumoodul Pentium 4, Athloni ning uute Celeronide jaoks on DDR SDRAM DIMM ehk lühemalt DDR.
Kõigi nende kolme füüsiline ehitus ja tarbitav pinge on erinev ning eksituste vältimiseks on ka moodulid varustatud sälgukestega, mis sobivad vaid õigesse pesasse. Erinevate siinikiirustega sama tüüpi moodulid (näiteks DDR266, DDR333 jne) sobivad ühte pessa, kuid pole soovitatav kasutada segamini eri kiirustega mooduleid. Üldiselt töötavad nad sel juhul madalaima kiirusega, kuid mõnedel plaatidel võib esineda soov sellisel puhul üldse keelduda tööle hakkamast.

Kiibistik (chipset)

Oma ehituselt on emaplaadi enese keerukaim ja olulisim osa kiibistik. Kui protsessor on arvuti aju, siis kiibistik on tema närvisüsteem. Varasemal ajal oli emaplaadil kümneid erinevaid miksroskeeme–kiipe, mis täitsid erinevaid ülesandeid — mälukontroller, siinikontroller , videosiini kontroller jne. Kaasajal on kogu see majapidamine integreeritud kahte suurde kiipi — põhjasild (Northbridge), mis harilikult on alati varustatud radiaatoriga, (kallimatel lisaks ka ventilaatoriga) ja lõunasild ( Southbridge ), mis moodustavadki emaplaadi kiibistiku (Chipset) tuuma.
Põhjasild suhtleb protsessoriga FSB ( Front Side Bus) kaudu ning sisaldab eneses mälukontrollerit, AGP ja PCI kontrollereid. Integreeritud graafikaga emaplaatide puhul on põhjasillas tihti ka graafikakiip. Põhjasilla PCI siiniga on seotud ka lõunasild, mis tegeleb sisend–väljundsüsteemiga (I/O System) nagu USB, IDE, pordid (jada–, rööp–, PS/2 jne). Integreeritud plaatide korral on lõunasillas tihti ka audio– ja võrgukontrollerid. Lõunasilla liitumine põhjasillaga toimub 32–bitise 33 MHz siini kaudu, mis tagab maksimaalselt 133 MB/s andmevookiirused.

Laienduskaartide pesad (expansion slot)

Emaplaadi ühe serva läheduses paikneb rida kaardipesasid, mis algavad protsessori poolt vaadatuna, harilikult teistest erineva värvi ja ehitusega, AGP–ga. AGP (Accelerated Graphics Port) on ainult graafikakaartide jaoks mõeldud laienduspesa. Kui ülejäänud PCI–siini pesad toetavad 33 MHz kiirust, siis kiiremaks graafikatoeks töötati 1997. aastal Inteli poolt välja spetsiaalne PCI edasiarendus 32–bitine 66 MHz liides AGP, mis lubab graafikakaardil otse mälu poole pöörduda ning tagab 3D–rakendustele vajaliku andmevookiiruse: vastavalt 266 MB/s (AGP), 533 MB/s (AGP 2×), 1,07 GHz (AGP 4×) ning uusim 2,14 GHZ (AGP 8×). Kaartide valikul, saavutamaks maksimaalset efekti oma investeeringust, peab arvestama, et emaplaat toetaks vastavat kiirust. AGP 8× kaardid suudavad töötada ka AGP 4× siiniga plaadil, kuid vanematele neid installeerida ei tohi, sest AGP 2× kasutatav pinge on suurem kui uutel kaartidel ja põhjustab nende läbipõlemise.
Mõningatel eriti lihtsustatud ja odavatel lihtkontoritööks mõeldud emaplaatidel võib aga AGP hoopiski puududa ning emaplaadile on lisaks integreeritud graafikakiip, mis hoolitseb pildi joonistamise eest ja täiendavat graafikakaarti masinasse vaja polegi. Hilisema laiendamise võimatuse korvab lihtsus ja odavus .
AGP järel asub mitu (harilikult 2–6), tavaliselt valget värvi, PCI–siini (Peripheral Component Interconnect) laienduspesa, mida kasutavad väga erinevad lisakaardid (sisemine modem , SCSI–kontroller, helikaart , võrgukaart, TV–kaart jne). Seega, kui on plaan mitmeid lisakaarte kasutusele võtta, tuleb silmas pidada, et tihti hinnalt väga soodsa micro–ATX plaadil võib olla vaid üks–kaks vaba PCI siini, mis muudab laiendamise võimatuks. Sellisesse olukorda sattunul aga on abi leida laiast valikust USB–d kasutavatest välistest lisaseadmetest, mis küll kokkuvõttes algse rahalise kokkuhoiu kiirelt ära nullivad.

Pistikupesad

Emaplaadilt leiame terve rea erineva kuju ja suurusega pistikupesi, kuhu ühendada kettakaableid ning mitmeid muid juhtmeid. Harilikult on ühe plaadi serva ääres kaks sarnast kaherealist pistikupesa IDE–seadmete jaoks (kõvakettad, optilised seadmed jne). Tavaliselt on neil ka juures märge IDE1, IDE2.
Emaplaatidel, millele on integreeritud IDE RAID kontroller, leiame veel täiendavad 2 või 4 IDE–kaabli pesa. Neid võib kasutada kui lisapesasid või ühendada sinna kõvakettaid RAID’i, saavutamaks kas suuremat kiirust, turvalisust või mõlemat koos. RAID’ist olen varasemas numbris (AM 2/02) pikemalt kirjutanud ning seetõttu siin rohkem sellest ei räägi. Plaadilt leiame ka samakujulise, kuid lühema pesa flopiseadme(te) jaoks.
Toitekaabli ühendamiseks on lai kaherealine plastikust ATX pistikupesa. Toitekaabli ühendamisel peab jälgima, et kaablipistiku küljel olev fiksaator oleks samal poolel kui pesa küljel asetsev väike nokk . Pentium 4 emaplaatidelt leiame veel 4–augulise pesa protsessori lisatoitekaabli ühendamiseks. Kui see unustada ühendamata, siis masin lihtsalt keeldub tööle hakkamast. Tavaliselt on plaadil veel kaks 4–nõelalist pistikupesa, kuhu ühendada välise audiosignaali sisend ning CD–seadmelt tulev audiosignaali juhe, mis on tähistatud vastavalt AUX ja CD. Kui emaplaadil on rohkem USB väljundeid kui tagapaneelis asuvad 2, siis nende jaoks on olemas 2 või rohkem eripesa.

Tagapaneeli pistikupesad ja kontaktid

Arvuti tagakülje poole jäävale emaplaadi servale on integreeritud rida kontakte. Leiame sealt esmalt kaks PS/2 pesa — emaplaadi poolse klaviatuuri ning ülemise hiire jaoks. Siis ühe või kaks jadaliidest ( Serial , COM), mis viimasel ajal on 9–nõelased ning rööpliidese (Parallel, Centronics), kuhu harilikult läheb printer . Edasi on kas kaks või rohkem USB liidest ning mõningatel integreeritud võrgukiipi omavatel emaplaatidel ka Ethernet RJ45 pistikupesa võrgukaabli jaoks.
Kui plaadil on integreeritud helikaart, siis on ka harilikult kolm pistikupesa kõlarite väljundi, mikrofoni ja välise helisignaali sisendi jaoks. Kui integreeritud helikaart toetab 5.1 (6.1) heli, siis on lisaks veel 2 pistikupesa tagumiste ja keskkõlari jaoks. Eriti keerukate helikaartide korral leiame sealt ka SP/DIF optilise väljundi (või ka sisendi).
Kui plaat on integreeritud graafikakiviga, leiame tagaküljelt ka standardse 15–nõelalise D–SUB VGA pistikupesa monitori jaoks. Üksikutel kallitel emaplaatidel on ka integreeritud FireWire IEEE1394, mille 1–2 sisendit samuti plaadil paiknevad. Samas on juba modernseid emaplaate, mis nn vanamoodsaid (legacy) liideseid enam ei kasutagi. Näiteks Abiti AT7–MAX emaplaadil puuduvad nii jada–, rööp– kui ka PS/2 liidesed . See–eest on aga plaadil palju USB 2.0 ja IEEE1394 pistikupesi, mis korvavad oma suuremate kiirustega kao.
Kasutusmugavust silmas pidades on mitmedki moodsad arvutikorpused varustatud esipaneelile toodud USB, heli ja FireWire pistikupesadega, seetõttu on paljudel emaplaatidel ka lisapesad, kuhu ühendada esipaneeli vastavad juhtmed.
Pistikupesadest tasub äramärkimist veel 2 või enam 3–nõelalist FAN1, FAN2 jne märgistatut. Neisse ühendatakse protsessori jahutusventilaatori kaabel, teise korpuse lisajahutusventilaatorite omad.

Kasutatud kirjandus:

http://et.wikipedia.org/wiki/Emaplaat
http://www.arvutiweb.ee/index.php?option=com_content&task=view&id=156&Itemid=9
http://www.ria.ee/lib/am-2001-2005/6207_238.HTM
http://www.delfi.ee/news/arvutiuudised/arvuti/article.php?id=18600988
www.google.com
9